Programmation embarquée (initiation)

Programmation embarquée (initiation)

Contexte

La programmation embarquée pilote un système via un microcontrôleur (Arduino, STM32, ESP32, Raspberry Pi Pico). Elle repose sur une boucle infinie qui lit les capteurs, décide, et pilote les actionneurs.

Structure d'un programme Arduino

#include <Arduino.h>
const int LED = 13;
const int BOUTON = 2;

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(BOUTON, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  if (digitalRead(BOUTON) == LOW) {   // bouton pressé
    digitalWrite(LED, HIGH);
    Serial.println("Bouton pressé");
  } else {
    digitalWrite(LED, LOW);
  }
  delay(50);
}

• setup() : configuration initiale, exécutée une fois.
• loop() : boucle infinie, cœur du programme.

Types de données courants

Type	Taille	Plage
bool	1 bit	0/1
byte	8 bits	0-255
int (AVR)	16 bits	-32 768 à 32 767
long	32 bits	± 2·10⁹
float	32 bits	6-7 chiffres significatifs

Structures de contrôle

• Test : if / else if / else.
• Boucle : for(int i=0;i<N;i++), while().
• Fonction : int add(int a, int b) { return a + b; }.

Entrées / sorties

• Numériques : digitalRead(), digitalWrite().
• Analogiques (CAN) : analogRead() retourne 0-1023 (10 bits Arduino).
• PWM : analogWrite(pin, 0-255) génère un signal carré à rapport cyclique variable (490 Hz).
• Série UART : Serial.print() pour debug (baudrate 9600, 115200).

Communication capteur : I²C

#include <Wire.h>
Wire.begin();
Wire.requestFrom(0x68, 6);   // MPU6050
while (Wire.available()) {
  data[i++] = Wire.read();
}

Bonnes pratiques

• Éviter delay() bloquant : préférer millis() pour tâches concurrentes.
• Utiliser des noms parlants (const PIN_LED).
• Séparer le code en fonctions courtes (< 40 lignes).
• Commenter les intentions, pas la syntaxe.
• Documenter les branchements (schéma associé).

Exemple : régulation ON/OFF de température

const int SEUIL = 25;    // °C
void loop() {
  float T = lireTemperature();
  if (T > SEUIL + 0.5) digitalWrite(RELAI, LOW);   // hystérésis
  else if (T < SEUIL - 0.5) digitalWrite(RELAI, HIGH);
  delay(1000);
}

Hystérésis évite les commutations rapides.

Écosystèmes modernes

• PlatformIO (VSCode) remplace l'IDE Arduino.
• MicroPython : Python sur ESP32/RP2040, plus lisible.
• Rust embarqué : sécurité mémoire, adopté par l'aérospatial.

À retenir

• Structure : setup() + loop().
• CAN Arduino : 10 bits, PWM : 8 bits.
• Éviter le delay(), préférer millis().
• I²C, SPI, UART : trois bus universels.